水力学考试试题与答案

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1、1选择题：（每小题2分）（1）在水力学中，单位质量力是指（）a、单位面积液体受到的质量力；b、单位体积液体受到的质量力；c、单位质量液体受到的质量力；d、单位重量液体受到的质量力。 答案：c（2）在平衡液体中，质量力与等压面（）a、重合；b、平行c、相交；d、正交。答案：d（3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为2 2 2 2a 1 kN/m2b、2 kN/m2c、5 kN/m2d、10 kN/m2答案：b（4）水力学中的一维流动是指（）a、恒定流动；b、均匀流动；c、层流运动；d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 答案：d（5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d

2、/R=（）a、8；b、4；c、2； d、1。答案：b（6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数与边壁相对粗糙度和雷诺数 Re都有关， 即可以判断该液体流动属于a层流区；b、紊流光滑区；c、紊流过渡粗糙区；d、紊流粗糙区答案：c（7） 突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s,水 击压强水头H = 250m，贝U管道中原来的流速V0为a、1.54m b、2.0mc、2.45md、3.22m答案：c（8） 在明渠中不可以发生的流动是（）a恒定均匀流；b、恒定非均匀流；c、非恒定均匀流；d、非恒定非均匀流。答案：c（9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（）。a、均匀缓流；b、

3、均匀急流；c、非均匀缓流；d、非均匀急流。 答案：b（10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m， 则该处水流的流态为a缓流；b、急流；c、临界流；答案：b(11) 闸孔出流的流量Q与闸前水头的H ()成正比。a、1次方b、2次方c、3/2次方 d、1/2次方答案：d(12) 渗流研究的对象是()的运动规律。a、重力水；b、毛细水；c、气态水；d、薄膜水。 答案：a(13) 测量水槽中某点水流流速的仪器有a、文丘里计b、毕托管c、测压管 d、薄壁堰答案：b(14) 按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺入l=100,模型中水深为 0.1

4、 米，则原型中对应点水深为和流量比尺为a、1 米，入 Q =1000;b、10 米，入 Q =100;c、1 米，入 Q =100000;d、10 米，入 q=100000。答案：d2、判断题：(每小题2分)(1) 任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。()答案：错误(2) 水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。()答案：错误(3) 水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。()答案：错误(4) 粘滞性是液体产生水头损失的内因。()答案：正确(5) 同样条件下直接水击比间接水击更不安全。()答案：正确(6) 在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。()答案：错误(7) 矩形断面水力最佳断面

5、的宽深比B =2。()答案：正确(8) 断面比能沿流程总是减小的。()答案：错误(9) 在流量和渠道断面形式一定的条件下，跃前水深越大，跃后水深也越大。()答案：错误(10) 渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流，并且无渗透变形。()答案：正确3、填空题：(每小题24分)(1) 牛顿内摩擦定律适用的条件是 和。答案：层流运动，牛顿液体(2) 液体中某点的绝对压强为100kN/m2 ,则该点的相对压强为kN/m2，真空度为。答案：2,不存在.(3) 只受重力作用，静止液体中的等压面是 。答案：水平面。(4) 实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是 , 。答案：液体存在粘滞性和边界的影响

6、。(5) 水流在明渠中的流态为缓流时，其水深 h_ hk，弗汝德数Fr1。(填写、=、A符号)答案：，：。(6) 在流量不变的条件下，水跃的跃前水深越小，则水跃的跃后水深越 _0答案：大。(7) 根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为 和。答案：短管，长管。(8) 在水击计算中阀门关闭的时间Ts :：水击相长Tr的水击，称为 水击,把 Ts Tr的水击称为水击。答案：直接，间接。(9) a2型水面曲线是发生在 坡上的 流(指急流或缓流)的水面线，这时弗汝德数Fr沿程 (指增大、减小或不变)答案：陡坡，缓流，减小。(10) 溢流堰的过堰流量与堰顶水头的 次方成正比。答案：3/2。(11)

7、泄水建筑物下游发生远驱水跃时，下游收缩断面水深hc的共轭水深heht(ht为下游河道的水深，填写、=、符号)答案：填写：:：、二、符号(12) 按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺 入l=25，当模型中某点的流速为v m= o.8m/s，则原型中对应点的流速为 vp=m/s。答案：4m/s。4、问答题：(每小题34分)(1) 什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？答案：理想液体是指没有粘滞性的液体。实际液体都具有粘滞性，在液体流动时会引起能量损失，给分析液体运动带来很大 困难。为了简化液体运动的讨论，我们引入了理想液体的概念，忽略液体的粘滞性，分 析其运动规律，然后再考虑粘滞性影

8、响进行修正， 可以得到实际水流的运动规律，用以 解决实际工程问题。这是水力学重要的研究方法。(2) “均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？答案：这种说法错误的。均匀是相对于空间分布而言，恒定是相对于时间而言。当流量不变通过一变直径管道时，虽然是恒定流，但它不是均匀流。(3) 简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数入的变化规律。答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中入仅是雷诺数Re的函数并与Re成反 比；在层流到紊流过渡区，入仅是Re的函数；在紊流光滑区入=fi (Re)；过渡区入 =f2 (Re,色)；粗糙区入=f3 ( ),紊流粗糙区又称为阻力平方区。RR(4) 为什么舍齐公式 v

9、=C.Ri只适用于阻力平方区？答案：舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式，自然界中明渠水流 几乎都处于紊流阻力平方区，因此该公式只适用于紊流阻力平方区。(5) 流动相似的含义是什么？答案：流动相似包括几何相似、运动相似和动力相似。其中几何相似是前提，动力 相似是保证，才能实现流动相似。(6) 从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。答案：均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变， 但水流运动总要消耗能量， 因此从能量方程来分析，只能消耗位能来克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠 道中。(7) 分析水面曲线时，如何寻找急流和缓流的控制断面？答案：急流的控制断面在上

10、游，因为外界对急流的干扰不能向上游传播；缓流的控 制断面在下游，其原因与急流正好相反。(8) 在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别？答案：达西定律适用于任一点的渗流流速 u=kJ,其适用于恒定均匀层流渗流；而杜 比公式是适用于恒定非均匀渐变层流渗流，同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等 于 v= kJo5、作图题:(1)定性绘出图示管道(短管)的总水头线和测压管水头线。(5分)（2）定性绘出图示棱柱形明渠内的水面曲线， 并注明曲线名称及流态。（各渠段均 充分长，各段糙率相同）（5分）#6、计算题：（1）图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为 A=0.64 m2,长1=50 m,两个30。折角

11、、进口和出口的局部水头损失系数分别为Z 1=0.2, Z 2=0.5, Z 3=1.0,沿程水力摩擦系数入=0.024,上下游水位差 H=3m。求通过的流量 Q ?（ 10分）#解：按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道内的计算断 面建立能量方程l2（5分）H =hw 二（、）4R2g计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数AR0.2m, =0.2 20.51.0 =1.9将参数代入上式计算，可以求解得到v= 4.16m/s , Q=vA= 2.662m3/s（5 分）即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s 。（2）从水箱接一橡胶管道及喷嘴（如图）。橡胶管直径D=7.5cm,喷嘴

12、出口直径 d=2.0cm。水头H =5.5 m。由水箱至喷嘴的水头损失 hw = 0.5m。用压力表测得橡胶管 与喷嘴接头处的压强p = 4.9Ncm2。如用手握住喷嘴，需要多大的水平力 R,行近流速 v0=0，取动能校正系数和动量校正系数均为 1。（ 15分）解：以过喷嘴中心的水平面为基准面，列水箱渐变流断面嘴出口断面22的能量方程2V2H 00 = 00 丄 0.52g求得喷嘴出口流速和流量为v2 = J2gp = 9.9 mSQ = v2 A2 =0.000314 m橡胶管道内的流速为Qv30.70A 31 1和喷（5分）（1.5 分）（1分）F对于喷嘴建立x方向的动量方程FlP3A3

13、-R Q（V2x -V3x）R =P3A3 - Q（V2 -V3）=187.79N（6.5 分）水流对喷嘴冲击力为 R = -R即为手握喷嘴所需之力。（1分）（3）有一梯形渠道，底宽b =10 m，水深h = 3 m，边坡为1:1,糙率 n = 0.014,#底坡i=0.001。如流动在紊流粗糙区，求通过的流量Q。（9分）解：计算渠道断面水力要素,过流断面面积A = bh mh2 二 39m2（1.5 分）湿周水力半径舍齐系数通过的流量x =b 2 1 m2 h =18.49 mAR 2.11 mxC =丄只人=80.90m12/snQ = AC (Ri)0.5 = 144.93 m3/s（1

14、.5 分）（1分）（2分）（3分）（4）某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽B= 18m,流量Q= 265m3/s,坝下收缩断面处水深hc=1.1m，当坝下游水深ht=4.7m时，问：（12分）1） 坝下游是否发生水跃？（ 4分）2） 如发生水跃，属于何种形式的水跃？（ 4分）3）是否需要修建消能工？若需要修建消能工，估算消力池深。（4分）解：1）计算临界水深hk，判断收缩断面和下游水流流态，3hk.314.7229.8-2.81 mq = Q/B =265/18 =14.72 m /sm#因为收缩断面水深hc =1.1 m hk为急流，下游水深ht=4.7m hk为缓流,所以溢流坝下游必定发生水跃2）计算收缩断面处水深hc的共軛水深hcIIhc =E 8ghc-1)1.1 =2(18 们2：V 9.8X.13_1) = 5.81m#因为hcht，该水跃为远驱水跃。3）溢流坝下游发生远驱水跃，需要修建消力池。 估算消力池深d,取水跃淹没系数 F二1.05则池深约为 d = F hc